智能电网中馈线终端系统的设计与研究

摘要

长期以来，我国电力系统中配电网的自动化水平低下，导致电力供应相当紧张，并且造成了居民用电、农用电线损高、电费高、电压低、供电不可靠的局面。
　　 为实现配网馈线自动化，符合智能电网需求，并从根本上解决配电网中的各个问题，本文提出了一种新型馈线自动化终端系统，实现馈线终端的“遥调、遥测、遥信、遥控”功能。论文为使配电网完成以上功能，对以下几方面进行了缜密的研究:
　　 首先，阐述了此项研究设计的目的、意义和一些概念，并针对配电网自动化的现状以及馈线自动化的发展，提出了一种改进的馈线自动化终端系统。
　　 其次，论文针对配电网故障处理模式进行了详细的探究，选用了更适合我国配电网现状的基于重合器与主站监控的馈线保护模式;并在此基础上，选用了基于矩阵运算的故障定位算法。
　　 然后，综合地对馈线自动化终端系统进行了设计。从一次侧的开关本体的选择，到二次设备的核心FTU，研究了柱上开关、互感器连接方式、各信号接口等;并着重针对FTU的主要功能进行了整体设计，以Blaekfin的成员系列产品ADSP-BF531作为主芯片，设计了一些功能电路（存储扩展电路、模拟量输入电路、测频电路等）。
　　 最后，研究了馈线自动化终端系统的算法，包括所用的各种保护方式的整定、数字信号处理算法以及一些功能性软件设计;并在此基础上，对硬件功能电路进行了调试与仿真，更好地说明了本系统的可行性。

目录

声明

摘要

图表目录

1 引言

1．1 研究的目的和意义

1．2 馈线自动化概述

1．2．1 馈线自动化的发展

1．2．2 馈线自动化系统的分类

1．3 本文的主要工作内容

2 配网中馈线故障处理研究

2．1 配电网馈线保护模式

2．1．1 基于重合器的馈线保护模式

2．1．2 基于系统保护的馈线保护模式

2．1．3 基于主站监控的馈线保护模式

2．1．4 保护模式的采用与配合

2．2 配网中的馈线故障定位算法

2．2．1 基于矩阵运算的故障定位原理

2．2．2 算例分析

2．3 本章小结

3 馈线自动化终端的硬件设计

3．1 一次设备简介

3．1．1 开关本体

3．1．2 互感器

3．2 一次设备与二次设备信号接口

3．3 馈线终端单元的整体设计

3．3．1 馈线终端单元的基本功能

3．3．2 主要设计思路

3．4 馈线终端单元的电源模块

3．5 馈线终端单元的测控单元模块

3．5．1 主芯片的选择

3．5．2 系统存储器扩展

3．5．3 模拟量输入电路

3．5．3 测频电路

3．5．4 电源控制管理电路

3．6 馈线终端单元的通信模块设计

3．6．1 系统通信口的设计

3．6．2 蓝牙电路的设计

3．7 硬件抗干扰设计

3．8 本章小结

4 馈线自动化终端的算法及软件设计

4．1 主芯片的初始化

4．2 系统中的信号处理算法

4．2．1 交流采样

4．2．2 周期信号处理算法

4．2．3 软件实现流程

4．3 开关量输入(遥信)软件设计

4．4 测频功能软件设计

4．5 开关量输出(遥控)软件设计

4．6 本章小结

5 馈线自动化终端的软硬件仿真与调试

5．1 硬件电路的调试与仿真

5．2 软件调试运行及算法仿真

5．2．1 DSP++调试的步骤

5．2．2 交流采样程序调试及仿真

5．2．3 通信程序调试

5．3 快速傅里叶算法仿真

5．4 本章小结

6 总结

致谢

参考文献

附录

附件1 DSP初始化

附件2 主程序

附件3 FFT程序(部分)

附件4 硬件电路图